地球物理勘探數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中電源站設(shè)計

發(fā)布時間：2020-07-16 03:03

【摘要】：地球物理勘探通過地球物理相關(guān)的儀器,測量地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和資源分布。對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和資源分布的更深了解,使得人類有能力預(yù)測一系列的地質(zhì)災(zāi)害,同時可以幫助我們發(fā)現(xiàn)石油、天然氣、礦石等資源,對于人類發(fā)展有著極其重要的意義。人類發(fā)明了一系列用于地球物理勘探的方法,推算地下構(gòu)造。然而隨著對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)推算的更深入和更精確的要求,必須部署更高密度、更高精度的傳感器,從而使得數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)變得越來越龐大。多通道瞬變電磁法由于具有更高的空間采樣率,對地質(zhì)空間結(jié)構(gòu)具有更高的解釋精度,己經(jīng)成為瞬變電磁法的發(fā)展趨勢。瞬變電磁法多通道的拓展對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),無論是對大量分布傳感器的命令管理還是傳感器數(shù)據(jù)的回傳都提出了一系列的挑戰(zhàn)。為了解決由數(shù)據(jù)中心直接管理大規(guī)模數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),隨著傳感器數(shù)目增多而面臨的瓶頸問題,必須要設(shè)計一種分層次的分布式中心網(wǎng)絡(luò),能夠使得數(shù)據(jù)中心知曉傳輸系統(tǒng)的每個細節(jié),卻不需要直接的管理數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的所有傳感器單元。數(shù)據(jù)中心只需要管理有限的幾個下級單元,然后通過這些下級單元便可以管理整個數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。本實驗室己經(jīng)根據(jù)地球物理勘探在低功耗、高數(shù)據(jù)率等方面的的要求,結(jié)合瞬變電磁法的拓撲特點,設(shè)計了一套分層次的分布式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)對大量分布的數(shù)據(jù)采集站體采用分區(qū)域管理的方式,賦予下級站體交叉站、電源站一定的管理能力,使得一個下級管理站體管理一個區(qū)域的數(shù)據(jù)采集站體,而數(shù)據(jù)中心僅僅需要管理有限的幾個下級管理站體,使得海量數(shù)據(jù)采集站體的管理成為可能同時,增強了系統(tǒng)的拓展性和可靠性。這套數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)對傳感器的命令管理和傳感器的數(shù)據(jù)回傳。隨著數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)規(guī)模的擴展,原先設(shè)計的電源站已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的要求。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電源站在可靠性、低功耗、數(shù)據(jù)率等方面都提出了新的需求。本文針對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電源站在可靠性、低功耗、數(shù)據(jù)率等方面提出的新需求,實現(xiàn)電源站低功耗模式和低功耗喚醒功能,使得空閑時的電源站可以進入低功耗模式并可以隨時喚醒,低功耗模式的電源站功耗僅為原先的13%左右。針對需要充分利用百兆鏈路帶寬的功能,設(shè)計新的數(shù)據(jù)傳輸機制,使得電源站的百兆以太網(wǎng)鏈路可以實現(xiàn)滿速率傳輸。針對電源站單個端口下需要同步150個采集站時鐘頻率的需求,設(shè)計新的采集站時鐘同步機制。解決了串聯(lián)采集站增多而導(dǎo)致的同步方案失效的問題。并針對電源站自身的特點,滿足了電源站鏈路檢測、異常報警、中繼站等特色需求。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631;TM46
【圖文】：